环境科学唤醒寂静的春天

    【环球科技】

    春天是万物生发的季节，亘古不变。然而有一天，人们突然发现，原本应该在春天发生的事情都变了，鸟儿不再歌唱，大地开始荒芜，动物们也离奇地死亡，人们感到莫名的恐慌。春天明明应该是生机蓬勃的，怎么会如此一片死寂？这是1962年，美国海洋生物学家蕾切尔·卡逊在其著名的《寂静的春天》一书开头时发出的叩问。

    《寂静的春天》是一本激起全世界环境保护事业的开山之作，唤起了人们的环境意识。在此之前，环境保护这个词没什么人用，因为那时候大自然还是人类征服的目标，而不是善待的对象。

    半个世纪过去了，时至今日，环保意识和环保理念已经深入人心。每天早上一睁眼就瞄一眼空气指数是例行功课，蓝天白云和绿水青山都如此难得，因此看到了就忍不住拍照发个朋友圈。

    工业文明突飞猛进，科技水平日新月异。然而，倘若没有环境科学的同步发展和支撑，很有可能我们的下一个春天，将寂静无声。20世纪国际上发生过一系列由持久性有机污染物引发的环境灾难事件，如意大利Seveso化学污染事件、美国拉布卡纳尔镇污染事件、日本和中国台湾米糠油事件等。1999年，比利时鸡饲料二英类污染波及全球，造成14亿欧元的直接损失，导致比利时政局不稳。

    日前，中科院生态环境中心主任江桂斌院士接受了本报记者的专访，他从科学家的角度介绍了历史上发生重大环境灾害的深层原因，并介绍了国际上环境科学发展的前沿和未来。

1.环保问题探源

    记者：目前，人们非常关注生态环境和环保议题，因为我们的一呼一吸、一日三餐都和自然环境发生着紧密的联系，如果大自然生病了，人类也会遇到麻烦。那么，环境保护的问题是从什么时候突显的呢？

    江桂斌：在早期的环境研究当中，并没有把环境污染跟健康密切地联系到一起。因为在全世界范围内，若干科学研究是分开进行的。环境科学涉及许多具体的科学门类，从化学、生物到物理、医学，而研究人类健康的有遗传学、毒理学、病理学、病因学等，研究各种物质对人和生物体的影响。

    人本身就是物质组成的，是碳氢氧氮、微量元素等组成的有机生命体。地球也是碳氢氧氮、重金属等组成的。在工业还不是特别发达的时候，其实也有环境污染的问题。环境问题的突显是与工业生产的持续飞速发展相伴相生的。可以说，环境科学的形成和发展与环境污染密切相关。

    第二次世界大战后至20世纪60年代初，发达国家经济从恢复逐步走向高速发展。当时人们高度关注经济发展，普遍缺乏环境保护意识，各种环境污染事件接连发生，造成了一些严重的生态问题和健康危害。美国的密西西比河和五大湖曾经污染到相当严重的程度，这些污染甚至延续到今天。而日本环境污染的教训更加深刻，世界上的八大环境灾难事件不少都是发生在日本，比如水俣病、米糠油事件等。

    1962年，美国海洋生物学家蕾切尔·卡逊出版了《寂静的春天》（Silent Spring），书中描述了滴滴涕（DDT）使用对野生动物生殖发育的影响，引发了公众对环境污染的关注，将环境保护问题提到了各国政府面前。

    20世纪70年代，各国的环境保护实践为环境科学学科的形成奠定了重要基础。为推动国际重大环境前沿性问题的研究，国际科学联盟理事会1969年成立了环境问题专门委员会，1971年出版了第一部专著《全球环境监测》。1972年6月，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了113个国家和地区参加的“人类环境会议”，讨论了保护全球环境的行动计划，通过了《人类环境宣言》，成立了联合国环境规划署（UNEP），成为人类保护环境的重要里程碑。

    记者：从20世纪60年代到今天，也就是半个世纪的时间。在我们人类历史的长河里，半个世纪并不算长，但是却开始突出地出现环境污染问题，这跟我们的化学工业发展到底有什么关系？

    江桂斌：这不仅跟化学工业的发展有关，和各国社会经济的快速发展也是密切相关的。20世纪70年代、80年代、90年代是化学品大量使用的年代。美国CAS化学品登记表明，最近几年化学品登记的增速是每天3.5～4万种，每年的增长率是20%左右，人类历史上从来没有这样的发展速度。一些化工产品要用到工业上和日程生活中。举个例子，我们喝的饮料颜色好、口感好，能保鲜。而自己榨的果汁，很快就出现沉淀了，可是饮料果汁为什么不沉淀？为什么有很好的口感和颜色，还能长期保存呢？这是不少食品添加剂的功效。很多新的化学品出现和使用，其中有一些可能对健康有影响，但是究竟有什么影响我们还并不太清楚。现在化学品生产的速度这么快，对它的风险评估是严重缺失的，几乎是没有的。

2.化学品与副作用

    记者：人类几千年的历史中，从自然界获取一些类似现在工业产品功效的东西是很多的。比如，人类很早就会用大自然中的皂角来做肥皂洗涤了。如果那个时候做的东西没有对环境造成那么大的污染，那么为什么我们现在的化学工业品却会对大自然有影响，不能在自然中自然地分解掉呢？

    江桂斌：因为最近的100年特别是最近的50年，全球的社会经济在高速发展。工业的发展离不开化学物质。人类要追求美好的生活，也离不开这些东西。现在提倡绿色化工，理念就是要减少对环境的影响，节约能源，低碳排放，实现多赢。

    记者：现在人类能够做出这么多种类新的化学物质，是得益于哪个方面的发展呢？

    江桂斌：得益于社会整体科技水平的发展。过去做化学实验需要很长时间，现在有了计算机辅助等手段，化学产品设计和实验的速度比以前就快了很多。化工生产周期短得多，产量高得多，不久以后还会更快，但目前也是非常快的时期。

    人类社会发展到这个阶段，因为社会有需求，大家就想尽办法来做新功能的材料，毕竟新材料有新的特点和功效。特别是新药合成的快速发展，解决了很多疾病治疗的社会需求。但是，我们在考虑这些材料的功效的时候，并没有同时考虑一些产品可能对健康和环境造成的长期影响，也来不及通过完备的毒理学评价与筛选。事实上，各国对于化工产品是有评估程序的，但是这种评估还存在不少缺陷。

    记者：我们设计生产出来一个新东西，在使用过程中才发现它有危害，这在历史中也很常见。中国以前有“香药同源”一说，用香之后发现这个香料比如麝香、藿香其实还有药用。新材料、新化学物质的发展跟这个也有类似之处吗？

    江桂斌：从毒理学上来讲，毒性是相对的，没有绝对无毒的东西。若干药品其毒性也是明显的，虽然能治疗疾病，有时也会带来毒副作用，有些中药也具有这样的特点。

    记者：有毒副作用本身是很正常的，关键在于我们怎样面对它。发现一个材料或化学品有毒副作用，有两个途径解决这个问题：第一是找到替代产品，用副作用更小的新产品；第二是通过其他手段把副作用消除掉，这是两个思路。

    江桂斌：替代产品有时候是没有选择的选择。由于研究和基础工作的不充分，很有可能，替代产品比原来某些被替代的产品表现出不同的毒性。毒性本身就很复杂，有很多的层面与表现方式，比如发育毒性、神经毒性、生殖毒性等。《斯德哥尔摩公约》禁用了艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、毒杀芬、灭蚁灵、六氯苯、多氯联苯等，对DDT的生产和使用进行了限制（只允许部分地区用于抗疟疾），但是并没有指明替代物。最著名的合成农药和杀虫剂DDT为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾、伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用。瑞士化学家保罗·米勒还因为对DDT的发现和使用而得了1948年的诺贝尔生理学和医学奖。后来，人们发现DDT的很多毒性，因此在全世界范围内禁用了。

3.环境科学前沿

    记者：20世纪发生的很多关于化学品污染引发的灾难事件，有没有什么共同特征？

    江桂斌：涉及这些灾难的很多污染都来自于持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）。我们在农业中使用的大量有机类农药都属于此类。持久性有机污染物是指在环境中难降解（滞留时间长）、高脂溶性（水溶性很低），可以在食物链中累积放大，能够通过蒸发—冷凝、大气和水等的输送而影响到区域和全球环境的一类半挥发性且毒性极大的污染物。POPs所引起的污染问题是影响全球与人类健康的重大环境问题，其科学研究的难度与深度，以及污染的严重性、复杂性和长期性远远超过常规污染物。

    记者：所有毒性的东西最后都可能聚集在我们身体里面，怎么就消失不了呢？

    江桂斌：有的是可以代谢的，有的是长期存在的，要看赋存在哪个器官里。在人和生物体内，像肝脏、肾脏就在不停地代谢。

    记者：您作为科学家参与涉及环境议题的国际谈判。在您看来，是什么让不同国家的人坐在一起来讨论环境问题，进行利益博弈呢？

    江桂斌：涉及环护和人类健康的问题是全球性的问题。像刚才提到的POPs，它最大的特点是迁移。它可以随着大气的运动在世界穿梭。比如，在某些地区发生的POPs泄漏事件，可能很快在几个月之内就到南极、北极去了。这些物质的特点是在高海拔的地方跟冷的地方会沉淀下来，留在那里。所以，无论哪个国家发生的POPs污染事件，影响到的可能都不是一个国家。另外，还有一种传输的途径就是通过食物链。我们现在面临的环境问题，包括二氧化碳减排的问题都是全局性的，一个国家自己无法独善其身。

    记者：虽然是维护共同的长远利益，但是国际谈判还是会有不少分歧吧？

    江桂斌：要限制一种产品的生产，可能就意味着有人失业。不过整体上，大家还是比较尊重科学事实的，《斯德哥尔摩公约》开展得比较有成效，而且还在不断地增加一些污染物的禁用。另外，许多限制的污染物其实也不是大宗工业产品。像溴代阻燃剂等这样的化工产品产量也不是很高的。科学研究的目标是要提供科学证据，把科学事实说明，才能维护国家的利益，模模糊糊是不行的。中国在涉及环境的国际公约方面持积极态度，我觉得这也是中国作为一个负责任大国的体现。

    记者：您觉得环境科学的前沿在什么地方？

    江桂斌：实际上前沿的事情在很多学科是类似的。对环境科学来讲，第一是要有快速准确测定污染物质的平台和分析方法及技术，要知道污染到了一个什么样的程度，这个污染物在环境中是怎么变化转化的。第二，在这个过程中，污染物对生物有什么影响，对人的健康有什么影响。第三，我们已有什么样的技术，需要研发什么样的技术来控制它。

    随着各传统和新兴学科同环境科学的交叉融合，全球环境科学进入到飞速发展的新阶段。研究内容、方法、对象和学科框架基本成熟，并在大气对流层自由基化学、气溶胶和矿物质表面等的多相化学反应、重金属的形态及转化过程、水的环境质量标准、有机污染物的降解与分子转化、湖泊富营养化机理、污染物的界面过程、多介质复合污染的过程机理、分子毒理学、内分泌干扰物、污染物的结构-活性关系、污染物的原位修复等研究领域取得重要突破，形成了比较完整的学科体系。

    （本报记者 李盛明）